Pyrochlore

Les pyrochlores sont une famille de minéraux qui ont la même structure cristalline mais différentes compositions chimiques :

le groupe des pyrochlores regroupe des minéraux de formule générale A₂Nb₂(O,OH)₆Z, où A peut être Na, Ca, Sn^II, Sr, Pb^II, Sb^III, Y, U^IV, H₂O ou ◻, et Z : OH, F, O, H₂O ou ◻[1] ;
le supergroupe des pyrochlores, plus large, rassemble des minéraux de formule générale A_2-mD₂X_6-wZ_1-n, où A (octocoordonné) peut être Na, Ca, Sn^II, Pb^II, Sb^III, Y, U^IV, H₂O ou ◻ ; D (hexacoordonné) : Ta, Nb, Ti, Sb^V ou W ; X : O (partiellement substitué par OH et F) ; Z (anion ou cation) : OH, F, O, ◻, H₂O, K, Cs ou Rb[2].

Cristaux octaédriques de pyrochlore. Échantillon provenant de Vichnovogorsk (monts Oural, Russie).

Le réseau cristallin prend la forme d'une maille cubique à faces centrées, et leur composition chimique est ${\ce {A_2B_2O_7}}$ (avec A et B des métaux). De par leur grande diversité chimique, ils ont de nombreuses applications technologiques, comme la conduction ionique, la neutralisation des déchets nucléaires, les recouvrements de protection à haute température, les batteries d'oxyde solides, les conducteurs ioniques et électriques[3]^,[4].

Découverte et étymologie

Ces composés ont été découverts en 1826 dans les mines de Stavern (comté de Vestfold et Telemark) et Larvik (comté de Vestfold), en Norvège[5]. Leur nom, construit sur les mots grecs πῦρ / pûr (« feu ») et χλωρός / khlōrós (« vert »), a d'abord été donné à un minéral unique qui présente la particularité de verdir quand on le chauffe à la flamme[5]^,[1].

Structure cristalline

Les pyrochlores ont comme structure cristalline la structure (Fd3m). Il s'agit d'un réseau cristallin ayant comme maille élémentaire une maille cubique à faces centrées. Leur formule chimique prend normalement la forme ${\ce {A_2B_2O_7}}$ , mais on les retrouve également sous la forme ${\ce {A_2B_2O_6}}$ . Leur structure est un dérivé de la structure fluorite ( ${\ce {AO_2}}$ = ${\ce {A_4O_8}}$ , avec les cations A et B qui s'interchangent le long du plan cristallin [110]). Le manque d'oxygène par rapport à la structure flurorite est comblé par l'interstice tétraédrique entre deux cations B voisins. Ces systèmes sont sujets de par leur structure à une frustration géométrique, menant à des phénomènes magnétiques intéressants.

De par leur structure, les pyrochlores peuvent avoir une variété de propriétés physiques, pouvant aller des isolants électriques ( ${\ce {La_2Zr_2O_7}}$ ) aux conducteurs ioniques ( ${\ce {Gd_{1,9}Ca_{0,1}Ti_2O_{6,9}}}$ ), aux conducteurs métalliques ( ${\ce {Bi_2Ru_2O_{7-y}}}$ ), aux systèmes mixtes ioniques et métalliques ( ${\ce {Dy_2Ti_2O_7}}$ ), aux systèmes de glace de spin ( ${\ce {Y_2Mo_2O_7}}$ ) et aux matériaux supraconducteurs ( ${\ce {Cd_2Re_2O_7}}$ )[6].

Références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Pyrochlore » (voir la liste des auteurs).

(en) « Pyrochlore Group », sur Mindat.org (consulté le 14 juillet 2022).
(en) « Pyrochlore Supergroup », sur Mindat.org (consulté le 14 juillet 2022).
François Farges, À la découverte des minéraux et pierres précieuses : Minéraux et gemmes, sachez les reconnaître, Dunod, 2018, 224 p. (ISBN 978-2-10-077787-7 et 2-10-077787-4)
(en) « Pyrochlore », sur RRuff database.
(de) F. Wöhler, « Ueber den Pyrochlor, eine neue Mineralspecies », Annalen der Physik,‎ 1826, p. 417-428 (lire en ligne [PDF], consulté le 14 juillet 2022).
(en) M. A. Subramanian, G. Aravamudan et G. V. Subba Rao, « Oxide pyrochlores — A review », Progress in Solid State Chemistry, vol. 15, n^o 2,‎ 1983, p. 55–143

Voir aussi

Supraconductivité

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[MindatGroup-1] (en) « Pyrochlore Group », sur Mindat.org (consulté le 14 juillet 2022).

[MindatSupergroup-2] (en) « Pyrochlore Supergroup », sur Mindat.org (consulté le 14 juillet 2022).

[3] François Farges, À la découverte des minéraux et pierres précieuses : Minéraux et gemmes, sachez les reconnaître, Dunod, 2018, 224 p. (ISBN 978-2-10-077787-7 et 2-10-077787-4)

[4] (en) « Pyrochlore », sur RRuff database.

[Wohler1826-5] (de) F. Wöhler, « Ueber den Pyrochlor, eine neue Mineralspecies », Annalen der Physik,‎ 1826, p. 417-428 (lire en ligne [PDF], consulté le 14 juillet 2022).

[6] (en) M. A. Subramanian, G. Aravamudan et G. V. Subba Rao, « Oxide pyrochlores — A review », Progress in Solid State Chemistry, vol. 15, n^o 2,‎ 1983, p. 55–143